KR20110059245A - 원형 웨이브릿 변환을 이용한 배전계통의 고장점 검출방법 - Google Patents

원형 웨이브릿 변환을 이용한 배전계통의 고장점 검출방법 Download PDF

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KR20110059245A KR1020090115909A KR20090115909A KR20110059245A KR 20110059245 A KR20110059245 A KR 20110059245A KR 1020090115909 A KR1020090115909 A KR 1020090115909A KR 20090115909 A KR20090115909 A KR 20090115909A KR 20110059245 A KR20110059245 A KR 20110059245A
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Abstract

본 발명은 원형 웨이브릿 변환을 이용하여 배전계통에 발생되는 고장점을 검출하는 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 본 발명은 상기의 종래 송배전 선로에서 발생되는 고장에 대하여 변전소로부터 고장점까지의 거리를 계산하는 고장점 검출 방법들이 가지는 배전 선로의 비동질성，부하 전류의 변동성，부하 댐의 존재 등의 문제로 인해 다양한 부가장비의 필요로 인한 가격상승과 장치 운영 보수 유지의 문제점을 개선하기 위한 것으로서 변전소 인출단에서 계측이 가능한 고장 계통 전류, 전압에 대하여 원형 웨이브릿 변환을 취한 후 이들 값으로부터 계통의 고장 임피던스를 추출하여 고장지점을 검출함으로써 다양한 사고에 대해 적용가능하여 활용성이 우수하고 종래에 비해 비교적 낮은 오차율을 가지는 원형 웨이브릿 변환을 이용한 배전계통의 고장점 검출방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 본 발명은 배전계통의 고장 발생시 고장점을 검출하기 위한 방법에 있어서, 상기 고장점 검출방법은 고장 발생 전 정상시 배전선로를 구성하는 각 노드의 컨덕턴스와 서셉턴스 비례상수를 측정하는 단계와, 고장 발생 후 변전소 인출단에서 고장 계통 전류, 전압을 계측하는 단계와, 상기 계측된 고장 계통 전류, 전압으로부터 고장시 임피던스값을 산출하는 단계와, 상기 산출된 고장시 임피던스값으로 고장점을 검출하는 하는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 고장시 임피던스값은
Figure 112009073261451-PAT00001
으로 산출된다.
배전계통, 고장점, 고장거리, 웨이브릿

Description

원형 웨이브릿 변환을 이용한 배전계통의 고장점 검출방법{Extraction Method of Fault Point Using Mother Wavelet Transform in Distribution System}
본 발명은 원형 웨이브릿 변환을 이용하여 배전계통에 발생되는 고장점을 검출하는 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 배전계통의 특정인 계통의 불평형，많은 분기선，부하 정보에 대한 부족 등을 효과적으로 처리할 수 있도록 원형 웨이브릿 변환을 이용한 알고리즘을 적용한 배전계통의 고장점 검출방법에 관한 것이다.
전력 계통에서 배전 선로는 변전소와 수용가를 연결하여 전력을 공급하는 역할을 하며 대기 중에 노출되어 있어 뇌우, 동물의 접촉, 보호기기의 오동작 그 외 다양한 사고가 원인이 되어 고장이 빈번하게 발생한다. 따라서 배전계통의 고장 분석 및 사고 발생지점을 빠르고 정확하게 찾아내어 신속하게 고장 복구하는 것이 정전 비용을 최소화 할 수 있다.
또한, 전력 공급 서비스 질을 높이는 측면에서 배전계통의 고장점 분석 및 고장점 표정이 매우 중요한 요소로 대두되고 있다. 배전 선로에서 고장이 발생할 경우, 배전계통의 고장점 검출장치가 없다면 배전계통 관리자는 고장 점을 찾아내 기 위해 광범위한 송배전 선로구간을 확인하여야 한다.
이러한 작업은 많은 비용과 인력, 정전비용이 요구된다. 이러한 문제점을 해결 하기위하여, 송배전 선로에서 발생되어지는 고장에 대하여 변전소로부터 고장 점까지의 거리를 계산하는 고장점 검출 알고리즘이 활발히 연구되어 왔다.
전력계통의 고장점 검출 방법은 크게 진행파를 이용하는 방법과 고장 임피던스법을 이용하는 방법으로 크게 구분할 수 있으며 이 두 가지 기법은 3상 전류 전압을 측정하는 전력량계 배치 방법에 따라 크게 단일단 방식(Single Ended Method)과 양단 표정기법(Double Ended Method)으로 구분된다.
단종점 방식은 한 개의 전력량계를 변전소 인출단에 설치하여 고장 발생 배전선 한단 정보를 계측하여 고장점을 표정하는 방식이며, 이중종점 방식은 두 개의 전력량계를 이용하여 고장 발생 배전선 양단 정보를 계측하여 이용하는 방법이다.
양단 정보를 사용하는 이중종점 방식의 경우 단종점 방식에 비하여 고장점 검출시 수반되는 오차가 적지만 부가적으로 GPS 및 통신장비 등 다양한 부가 장비들이 필요하게 되어 가격상승과 장치 운영 보수 유지의 문제점이 있다.
현재 산업현장에서는 적용성 및 실용성에서 장점을 가지는 단종점 방식이 가장 널리 사용되고 있으며 단종점 방식의 고장 추정 정확도를 향상시키기 위하여 신경회로망 기법, 평형회로의 대칭좌표법등을 이용한 여러 가지의 기법을 적용하여 보다 정확한 고장점을 검출하는 기법들이 제안되었다.
그러나 이러한 기법들은 배전 선로의 비동질성, 부하 전류의 변동성, 부하 탭의 존재 등의 이유로 제안된 기법의 적용이 어려움이 있다. 또한, 배전계통은 많 은 분기선을 포함하는 방사상계통 구조를 가지고 있으므로 부하에 대한 정보의 부족으로 부하단 임피던스를 얻기가 매우 어려워 적용에 어려움이 있었다.
본 발명은 상기의 종래 송배전 선로에서 발생되는 고장에 대하여 변전소로부터 고장점까지의 거리를 계산하는 고장점 검출 방법들이 가지는 배전 선로의 비동질성，부하 전류의 변동성，부하 댐의 존재 등의 문제로 인해 다양한 부가장비의 필요로 인한 가격상승과 장치 운영 보수 유지의 문제점을 개선하기 위한 것으로서 변전소 인출단에서 계측이 가능한 고장 계통 전류, 전압에 대하여 원형 웨이브릿 변환을 취한 후 이들 값으로부터 계통의 고장 임피던스를 추출하여 고장지점을 검출함으로써 다양한 사고에 대해 적용가능하여 활용성이 우수하고 종래에 비해 비교적 낮은 오차율을 가지는 원형 웨이브릿 변환을 이용한 배전계통의 고장점 검출방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 배전계통의 고장 발생시 고장점을 검출하기 위한 방법에 있어서, 상기 고장점 검출방법은 고장 발생 전 정상시 배전선로를 구성하는 각 노드의 컨덕턴스와 서셉턴스 비례상수를 측정하는 단계와, 고장 발생 후 변전소 인출단에서 고장 계통 전류, 전압을 계측하는 단계와, 상기 계측된 고장 계통 전류, 전압으로부터 고장시 임피던스값을 산출하는 단계와, 상기 산출된 고장시 임피던스값으로 고 장점을 검출하는 하는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 고장시 임피던스값은
Figure 112009073261451-PAT00002
으로 산출된다. (여기서, 상기 mfk는 k번째 노드에서 고장점까지 거리를 pu(per unit)로 나타낸 변수, Zsk - 1는 k번째 노드와 k-1번째 노드사이의 배전 선로 임피던스, Rf는 고장 임피던스이다.)
또한 상기 고장시 임피던스값 Zfk는
Figure 112009073261451-PAT00003
로 산출되되, 상기 Zfi가 Zfk로 되기 위한 조건은
Figure 112009073261451-PAT00004
이며, (여기서, 상기 Zfi는 i번째 노드에서 고장점을 바라본 고장 등가 임피던스이며,??Zpi는 i번째 노드의 부하임피던스이다.)
또한 상기 고장시 임피던스값 Zfk 중 Zf1은
Figure 112009073261451-PAT00005
으로 산출된다. (여기서, 상기 Lf는 고장 등가 임피던스, Idb5는 고장전류의 'db5’' 웨이브릿 계수, Vdb5는 고장전압의 'db5’' 웨이브릿 계수이고, w=2πf이다. )
아울러 상기 부하임피던스 Zpi는
Figure 112009073261451-PAT00006
(여기서, Vpi는 i 번째 노드 부하단 전압이고, Gpi, Bpi는 고장 전 i 번째 노드에 컨덕턴스와 서셉턴스 비례상수이며, Inr, I∋는 고장 전 부하단 유효, 무효 전류이고, p,q는 부하 상수(부하의 유,무효전력 성분을 나타내는 상수)이다.)
또한 상기 설정값인 Threshold는 수렴기간을 고려하여 작업자가 사전에 선택하여 설정된다.
본 발명에 따르면 원형 웨이브릿 변환을 이용하여 고장점을 검출하도록 함으로써 배전계통의 특징인 계통의 불평형， 많은 분기선，부하 정보에 대한 부족 등을 효과적으로 처리할 수 있어, 종래의 전력계통의 고장점 검출 방법이 가지는 다양한 문제점 들을 개선할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 배전계통의 고장점 검출방법에 대해 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명하도록 한다.
도 1a 및 도 1b는 배전계통 고장 발생 시 과도상태에 있어서 충전 변동 계통 모델과 이에 대응되는 등가회로를 나타내는 도면이고, 도 2는 웨이브릿 MRA를 나타내는 도면이며, 도 3은 배전계통 고장 선도를 나타내는 도면이고, 도 4는 불평형 배전계통의 지락 고장 시 역상분 등가 단선도를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 고장검출 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
또한 도 6은 경기 이천지역 변전소의 배전계통의 구간별 선종 및 긍장 구성 데이터를 나타내는 도면이고, 도 7은 고장 발생시 변전소 전력량계에서 계측되어진 고장 전류 및 고장 전압 파형을 나타내는 도면이며, 도 8은 고장전류 제 1고장발생(구간: 700-865(msec))구간과 제 2고장 발생(구간: 1540-1640(msec))구간의 전류 파형을 나타내는 도면이고, 도 9는 1상 지락 사고 발생시 고장전류 파형과 이를 확대한 전류파형(구간: 1540-1640(msec)시점)을 나타내는 도면이며, 도 10은 고장 저항별 고장거리 추정 오차를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 배전계통의 고장점 검출방법은 크게 고장 발생 전 정상시 배전선로를 구성하는 각 노드의 컨덕턴스와 서셉턴스 비례상수를 측정하는 단계와, 고장 발생 후 변전소 인출단에서 고장 계통 전류, 전압을 계측하는 단계와, 상기 계측된 고장 계통 전류, 전압으로부터 고장시 임피던스값을 산출하는 단계와, 상기 산출된 고장시 임피던스값으로 고장점을 검출하는 하는 단계로 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 웨이브릿 변환기법이 적용된 고장점 추정과정에 대해 이하에서 상세하게 설명한다.
본 발명에서 채택하는 웨이브릿 변환(Wavelet Transform)은 시간 및 주파수에 대하여 국부성을 가지며, 비정상상태의 신호를 해석하는데 유용하다.
따라서 과도상태의 파형을 가지는 고장 계통 전류, 전압 을 분석하는데 있어 웨이브릿 변환은 적합한 성질을 가지고 있다. 웨이브릿 변환은 주어진 시간함수를 실수의 2 차원 평면 L2(R)에서 직교기저함수(orthogonal basis function)들의 집합을 형성하고 있는 웨이브릿 평면으로 투사하여 서로 다른 분해능을 갖는 신호들을 변환시킴으로서 주어진 전력량계 전류 및 전압 신호를 각각 다른 분해능에서 해석할 수 있는 변환이다.
웨이브릿 변환에서의 기저함수들은 원형(mother) 웨이브릿을 천이(translation) 및 확장/수축(dilation)을 시킴으로서 만들어진다. 이에 대한 웨이브릿 기저함수들의 선형결합은 식 (3)과 같다.
Figure 112009073261451-PAT00007
(3)
여기서 a는 원형 웨이브릿을 확장/수축시키는 스케일 변수이고, b는 천이를 나타내는 천이변수이다. 어떤 신호 f(t)에(전류 및 전압) 대한 연속(Continuous)웨이브릿 변환은 식 (4)와 같다.
Figure 112009073261451-PAT00008
(4)
여기서 매개변수 a, b가 정수일 때 이산(Discrete) 웨이브릿 변환 이라고 한다. 특히 a=2m, b=n2m 일 때 정규 직교기저를 구성할 수 있고, 기저함수는 식 (5)와 같다.
Figure 112009073261451-PAT00009
(5)
계통 변전소 전력량계 전류, 전압은 A/D 컨버터 통해 계측된 계통의 전류, 전압 신호 f(k)에 대한 이산 웨이브릿 변환 식 (6)과 같다.
Figure 112009073261451-PAT00010
(6)
고장 전류 및 전압 신호를 다 해상도로(Multi Resolution Analysis) 분할하기 위하여 웨이브릿 함수에 의해 구성되는 벡터공간 Vm을 정의 하면 Vm는 식 (7)과 같이 Vm -1에서 Vm의 직교보수(orthogonal complement) 공간 Wm의 직교기저를 이룬다.
Figure 112009073261451-PAT00011
Figure 112009073261451-PAT00012
(7)
여기서 스케일링 함수?處?(t)를 신축, 이동하여 만들어진 정규직교기저 φm,n(t)= 2-m/2φ(2- mt-n)를 정의하면, 스케일링 함수?處?(t)와 웨이브릿 함수?便?(t)는 식 (8)과 같다.
Figure 112009073261451-PAT00013
(8)
여기서 h0(n) 및 h1(n)는 스케일링 및 웨이브릿 함수의 필터계수이다. 스케일링 및 웨이브릿 함수는 고주파성분 과저주파 성분으로 구분하며 도 2와 같이 도시된다.
x[n]은 고장 계통의 전류 및 전압 파형을 나타내며, x[n]이 고주파필터 및 저주파 필터를 통과하면 필터 각 레벨을 통과할 때마다 2씩 저감되어 진다.
도 2에서 x[n]은 웨이브릿 계수를 이용하여 식 (9)와 같이 나타낸다.
Figure 112009073261451-PAT00014
(9)
여기서 j는 도 2의 다해상도 레벨(Level)을 나타낸다.
고장 표정 알고리즘에 적합한 원형 웨이브릿을 선택하기 위하여 본 실시예에서는 Daubechies (db5), Biorthogonal (bior5.5) 및 Coiflets(coif5)를 적용하였다.
웨이브릿 변환을 이용하여 고장점 임피던스를 설정하기위해 배전선로에 고장 모델링을 통하여 고장 유형별 측정된 전류파형, 전압파형과 고장 임피던스 사이의 관계식을 설정한다. 도 3에서 Vs, IFs는 변전소에서 측정되는 전압과 전류를 나타내며, ZL는 선로의 임피던스, m 고장거리, RF는 지락 고장시 고장에 포함되는 고장저항을 나타낸다.
그림 3에서, 변전소 인출단에서 측정되는 전압방정식은 변전소 인출단으로 부터 고장 점까지의 거리(m) 와 미지수인 고장저항(RF)에 관한 식으로 정리하면 식 (10)과 같다.
Figure 112009073261451-PAT00015
(10)
위 식에서 고장 저항을 소거하기위해 위 식을 실수부와 허수부로 분리하여 허수부를 정리하면 식 (11)과 같다.
Figure 112009073261451-PAT00016
(11)
여기서 Lf는 선로 고장 인덕턴스, w는 전원 각주파수이다.
고장시 변전소 인출단 전압 Vs, 전류 IFs에 고장전압의 'db5’'과 고장전류의 'db5’' 웨이브릿을 적용하면 식 (12)와 같이 고장 인덕턴스를 계산할 수 있다.
Figure 112009073261451-PAT00017
(12)
여기서, Lf는 고장 등가 임피던스, Idb5는 고장전류의 'db5’' 웨이브릿 계수, Vdb5는 고장전압의 'db5’' 웨이브릿 계수이고, w=2πf이다.
하기 [표 1]은 고장 유형별 웨이브릿 변환과 고장임피던스사이의 관계를 나타내는 표이다.
고장 유형 Lf
A상 지락 Im[Va , db5/w(Ia , db5+3kIo , db5)]
B상 지락 Im[Vb , db5/w(Ib , db5+3kIo , db5)]
C상 지락 Im[Vc , db5/w(Ic , db5+3kIo , db5)]
A-B상 단락 Im[Vab , db5/wIab , db5]
B-C상 단락 Im[Vbc , db5/wIbc , db5]
C-A상 단락 Im[Vca , db5/wIca , db5]
3상단락 Im[Vab , db5/wIab , db5],Im[Vbc , db5/wIbc , db5], Im[Vca , db5/wIca , db5]
배전선로 고장점 추정을 위하여 웨이브릿 기법을 이용한 고장임피던스 추정 알고리즘은 도 4와 같은 불평형 배전계통의 지락 고장 시 역상분 등가 단선도의 해석에서 나온다.
도 4에서 병렬 임피던스 성분(Zp1-Zpk)과 배전계통의 부하 직렬 임피던스 성분은(Zs1-Zsk) 배전선로의 선종에 의해 계산되어 진다. k 번째 노드의 배전선로 임피던스는 Zsk이고 배전계통의 선종과 노드의 길이에 의하여 결정되어 지고 k 번째 노드의 부하임피던스는??Zpk이며 전선로의 정상 상태로부터 식 (13)에 의해 계산된다.
Figure 112009073261451-PAT00018
(13)
여기서, Vpk는 k 번째 노드 부하단 전압이고, Gpk, Bpk는 고장 전 k 번째 노드에 컨덕턴스와 서셉턴스 비례상수이며, Inr, I∋는 고장 전 부하단 유효, 무효 전류이고, p,q는 부하 상수(부하의 유,무효전력 성분을 나타내는 상수)이다.
또한 i번째 노드에서 고장점을 바라본 고장 등가 임피던스 Zfi는 i-1번째의 Zfi-1와 Zsi -1을 이용하여 식 (14)와 같은 리컬시브형태(recursive form)로 구할 수 있다.
Figure 112009073261451-PAT00019
(14)
여기서 Zfi은 웨이브릿 계수로 구한 식 (12)로부터 계산할 수 있다. 리컬시브 식 (14)를 이용하여 다음 I 번째 임피던스와 I-1 번째 임피던스값의 차가 영(zero)에 근접하면 I번째 노드에서 고장이 발생한 것으로 판단하고 리컬시브 계산을 종결한다.
종결을 판단하는 조건은 식(15)와 같은 부등식으로 결정하며 설정값은(Threshold) 영에(zero) 가까울수록 좋으나 수렴시간을 고려하여 적절한 값으로 선정한다.
Figure 112009073261451-PAT00020
(15)
고장이 발생한 I번째 노드는 k번째 노드가 되고 고장 임피던스는 식 (16)과 같이 나타낸다.
Figure 112009073261451-PAT00021
(16)
여기서 mfk는 k번째 노드에서 고장점까지 거리를 pu(per unit)로 나타낸 변수, Zsk - 1는 k번째 노드와 k-1번째 노드사이의 배전 선로 임피던스, Rf는 고장 임피던스가 된다.
웨이브릿 변환 임피던스 고장거리 추정 결과에 대한 오차는 식 (17)과 같다.
Figure 112009073261451-PAT00022
(17)
본 발명에서 제안한 원형 웨이브릿 리컬시브변환 알고리즘을 이용한 고장 표정의 유용성을 확인하기 위하여 22.9KV 방사상 배전계통을 가지는 경기 이천지역 변전소의 배전계통을 채택하였으며, 계통구성데이터는 도 6과 같다. 고장 표정 산정을 위한 입력데이터는 [표 2]와 같은 실계통의 파라미터를 사용하였다.
Bank
번호		 등가임피던스
R1 X1 R1 X1
1 0.119 37.227 0.041 42.911
2 0.119 37.160 0.041 42.958
3 0.119 32.627 0.059 44.170
4 0.119 32.649 0 51.657
5 0.119 33.072 0 51.657
도 6 및 [표 2]는 고장 지역의 배전계통 임피던스를 나타낸다. 배전계통의 전류, 전압 데이터 취득을 위한 샘플링 주파수로는 1920Hz, aliasing 에러를 방지하기 위해 960Hz 차단 주파수특성을 갖는 저역 통과 필터를 사용하였다.
그리고 전압, 전류 순시 데이터로부터 페이저를 추출하기 위하여 한 주기 데이터 윈도우를 사용하는 FFT를 사용하였다. 제안된 알고리즘의 유효성을 입증하기위해 3상 고장사고 및 1상 고장사고 실례에 대하여 본 알고리즘을 적용 고장거리를 추정하였다.
도 7은 배전계통 노드 31과 노드 52사이에 고장이 발생한 경우이며 전력량계 측정 파형을(CT비 600:5, PT비 13200:110) 나타낸다. 고장 유형은 3상 단락사고 이며 전력량계가 설치된 이원변전소로부터 2192(m)에 위치한 지점이다.
도 8은 제 1 고장전류 구간과 제 2 고장전류 구간 파형을 나타내고, 도 9는 1상 지락사고시 고장전류(a)를 확대(b)한 파형을 나타낸다.
원형 웨이브릿 리컬시브 임피던스 고장거리 추정 오차를 [표 3]에 나타내며, 도 10은 고장저항이 증가할 경우에 대하여 고장 거리 추정 에러의 변화 추이를 나타낸다. 도 10에서와 같이 고장 저항이 클수록 고장거리 계산 오차가 증가함을 알 수 있다.
실제고장 거리(m) 고장추정거리(m) 고장거리추정오차(%)
2192 2222 - 2253 1.4 - 2.8
[표 4]는 다양한 사고에 대해 알고리즘을 적용하여 고장점 표정에 대한 실제 고장점과의 오차를 나타낸다.

사고명
실제고장
거리(m)
고장추정
거리(m)
고장거리추정
오차(%)
피뢰기 파손 3340 3921 4.3
가공전선(ACSR-OC)과 ABC케이블 접속개소의 ABC리드선 단선사고
850
932
2.7
LA*1 (경동2002)
불량사고		 1900 2538 4.8
변대주 피뢰기사고 2550 2253 1.6
피뢰기 까치접촉
순간정전		 9500 9701 2.9
조류접촉
현수애자파손		 6600 7011 2.58
이에 따라 본 발명에서는 배전계통 고장 발생시, 변전소 인출단 전력량계에서 계측이 가능한 고장 계통 전류, 전압에 대하여 원형 웨이브릿 리컬시브변환을 이용한 고장 임피던스를 계산 알고리즘을 통한 고장점 검출방법을 제시하였다.
3상 단락사고와 1상 지락사고에 대한 거리오차는 1.4-2.8% 이였으며, 이 외에 피뢰기 파손사고, 가공전선(ACSR-OC)과 ABC케이블 접속개소의 ABC리드선 단선사고, 고객 구내 LA*1(경동2002) 불량사고, 변대주 피뢰기사고, 피뢰기 까치접촉 순간정전, 조류접촉 현수애자 파손 등 다양한 배전계통의 고장 사고에 대한 실제 고장거리와 고장거리 추정 에러의 변화 추이가 매우 적음을 확인하였다.
다양한 사고에 대한 실증실험을 통하여 얻어진 고장 오차율의 평균은 3.0(%)이하로 기존의 단일 사고 고장표정기법에 비해 본 발명에서 제시한 고장점 표정기법은 다양한 사고에 대하여 적용이 가능하였으며 비교적 적은 오차율을 얻을 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 배전계통 고장 발생 시 과도상태에 있어서 충전 변동 계통 모델과 이에 대응되는 등가회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 웨이브릿 MRA를 나타내는 도면이다.
도 3은 배전계통 고장 선도를 나타내는 도면이다.
도 4는 불평형 배전계통의 지락 고장 시 역상분 등가 단선도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 고장검출 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
도 6은 경기 이천지역 변전소의 배전계통의 구간별 선종 및 긍장 구성 데이터를 나타내는 도면이다.
도 7은 고장 발생시 변전소 전력량계에서 계측되어진 고장 전류 및 고장 전압 파형을 나타내는 도면이다.
도 8은 고장전류 제 1고장발생(구간: 700-865(msec))구간과 제 2고장 발생(구간: 1540-1640(msec))구간의 전류 파형을 나타내는 도면이다.
도 9는 1상 지락 사고 발생시 고장전류 파형과 이를 확대한 전류파형(구간: 1540-1640(msec)시점)을 나타내는 도면이다.
도 10은 고장 저항별 고장거리 추정 오차를 나타내는 도면이다.

Claims (4)

  1. 배전계통의 고장 발생시 고장점을 검출하기 위한 방법에 있어서,
    상기 고장점 검출방법은
    고장 발생 전 정상시 배전선로를 구성하는 각 노드의 컨덕턴스와 서셉턴스 비례상수를 측정하는 단계와,
    고장 발생 후 변전소 인출단에서 고장 계통 전류, 전압을 계측하는 단계와,
    상기 계측된 고장 계통 전류, 전압으로부터 고장시 임피던스값을 산출하는 단계와,
    상기 산출된 고장시 임피던스값으로 고장점을 검출하는 하는 단계를 포함하여 이루어지되,
    상기 고장시 임피던스값은
    Figure 112009073261451-PAT00023
    으로 산출되는 것을 특징으로 하는 원형 웨이브릿 변환을 이용한 배전계통의 고장점 검출방법.
    (여기서,
    상기 mfk는 k번째 노드에서 고장점까지 거리를 pu(per unit)로 나타낸 변수,
    Zsk - 1는 k번째 노드와 k-1번째 노드사이의 배전 선로 임피던스,
    Rf는 고장 임피던스이다.)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고장시 임피던스값 Zfk는
    Figure 112009073261451-PAT00024
    로 산출되되,
    상기 Zfi가 Zfk로 되기 위한 조건은
    Figure 112009073261451-PAT00025
    인 것을 특징으로 하는 원형 웨이브릿 변환을 이용한 배전계통의 고장점 검출방법.
    (여기서, 상기 Zfi는 i번째 노드에서 고장점을 바라본 고장 등가 임피던스이며,??Zpi는 i번째 노드의 부하임피던스이고, 설정값인 Threshold는 수렴기간을 고려하여 작업자에 의해 사전에 선택되어 설정되는 값이다.)
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 고장시 임피던스값 Zfk 중 Zf1은
    Figure 112009073261451-PAT00026
    으로 산출되는 것을 특징으로 하는 원형 웨이브릿 변환을 이용한 배전계통의 고장점 검출방법.
    (여기서, 상기 Lf는 고장 등가 임피던스, Idb5는 고장전류의 'db5’' 웨이브릿 계수, Vdb5는 고장전압의 'db5’' 웨이브릿 계수이고, w=2πf이다. )
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 부하임피던스 Zpi는
    Figure 112009073261451-PAT00027
    (13)
    여기서, Vpi는 i 번째 노드 부하단 전압이고, Gpi, Bpi는 고장 전 i 번째 노드에 컨덕턴스와 서셉턴스 비례상수이며, Inr, I∋는 고장 전 부하단 유효, 무효 전류이고, p,q는 부하 상수(부하의 유,무효전력 성분을 나타내는 상수)이다.
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